Противодымная защита многоэтажного здания (по "АВОК 5.5.1-2014")

Примечание: сохранена оригинальная нумерация разделов, рисунков и формул документа АВОК 5.5.1-2014

Противодымная защита многоэтажного здания

Общие положения

Основной задачей системы противодымной защиты многоэтажного здания является обеспечение незадымляемости при пожаре лестничных клеток. Эта задача решается путём устройства дымоудаления при пожаре из коридоров или помещений, устройства незадымляемых лестничных клеток и исключением задымления здания через шахты лифтов. Принципиальная схема системы противодымной защиты многоэтажного здания приведена на рисунке 6.
Дымоудаление должно устраиваться из коридоров, не имеющих естественного освещения, а также из коридоров зданий, высота которых от планировочной отметки земли до уровня нижнего края оконных и дверных проёмов, используемых для спасения людей, верхнего этажа превышает 28 м, независимо от наличия естественного освещения.
В зданиях, высота которых от планировочной отметки земли до уровня нижнего края оконных и дверных проёмов, используемых для спасения людей, верхнего этажа превышает 28 м, нормативными документами регламентируется применение незадымляемых лестничных клеток. По принятой в Российской Федерации классификации незадымляемые лестничные клетки подразделяются на три типа:
  • Н1 - незадымляемость обеспечивается за счёт устройства входов в лестничные клетки через наружную (воздушную) зону по балконам, лоджиям и открытым переходам (рисунок 7);
  • Н2 - незадымляемость обеспечивается за счёт подачи наружного воздуха при пожаре в объём лестничной клетки (рисунок 8);
  • Н3 - незадымляемость обеспечивается за счёт подачи наружного воздуха при пожаре в объём тамбур-шлюза перед лестничной клеткой (рисунок 9)
Незадымляемыми второго или третьего типов (Н2 или Н3) должны быть и лестничные клетки, соединяющие подземные и наземные этажи здания, независимо от этажности здания.
С целью предотвращения распространения продуктов горения при пожаре по вертикали в зданиях, оборудованных незадымляемыми лестничными клетками, необходимо устраивать подачу наружного воздуха в шахты лифтов для создания в них избыточного по отношению к смежными помещениям давления. Подпор воздуха создают также в шахтах лифтов, соединяющих подземные и наземные этажи здания, и в тамбур-шлюзах перед такими лифтами в подземных этажах.

Расчёт систем противодымной защиты многоэтажного здания

Задачей расчёта системы противодымной защиты многоэтажного здания является определение таких параметров вентиляторов дымоудаления из коридоров и подачи воздуха на незадымляемые лестничные клетки и в шахты лифтов, при которых обеспечивается незадымляемость лестничных клеток здания.
Расчёты системы противодымной защиты многоэтажного здания производится при следующих исходных данных:
  • пожар происходит в холодное время года на нижнем типовом этаже здания;
  • окна помещения, где возник пожар, и выбросные проёмы системы дымоудаления выходят на наветренный фасад здания, входная дверь здания и воздухозаборные проёмы систем подпора воздуха выходят на заветренный (подветренный) фасад здания;
  • кабины лифтов располагаются на первом этаже с открытыми дверями кабин и шахт лифтов
Температуру наружного воздуха \(T_{н}\) и скорость ветра \(V_{в}\) принимают:
  • для приточной противодымной вентиляции по таблице 3.1, столбец 5 и столбец 19 СП 131.13330.2012 "Строительная климатология" для холодного периода года (+)(соответственно столбец 5 "Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, °C, обеспеченностью 0.92" и столбец 19 "Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь", м/с)
  • для вытяжной противодымной вентиляции по таблице 4.1, столбец 4 СП 131.13330.2012 "Строительная климатология" для тёплого периода года (+)(столбец 4 "Температура воздуха, °C, обеспеченностью 0.98")
До вступления в силу Федерального закона от 22 июля 2008 г. № 123-Ф3 "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности" и СП 7.13130.2009 "Отопление, вентиляция и кондиционирование. Противопожарные требования" расчёты параметров вентиляторов подпора воздуха в лестничную клетку проводились при открытых дверях на пути эвакуации от горящего помещения (квартиры) до улицы (открыты двери из коридора на этаже пожара или непосредственно помещения, где возник пожар, в лестничную клетку и из здания наружу). Все остальные двери и окна в здании считались закрытыми. С вступлением в силу указанных выше документов расчёты должны проводиться при открытых дверях из коридора в лестничную клетку или из здания наружу.
Схема газообмена на этаже пожара показана на рисунке 10. Изо объёма лестничной клетки 3 в коридор этажа пожара 2 через открытую дверь входит чистый воздух с расходом \(G_{п}\). Часть этого воздуха \(G_{1}\) транзитом проходит коридор и через открытую дверь поступает в горящее помещение - квартиру 1. Из горящего помещения выходят продукты горения, их расход обозначен \(G_{2}\). Из коридора через открытый дымовой клапан удаляются продукты горения с расходом \(G_{пг}\).
Схема газообмена помещений на других этажах здания при работе вентиляционной системы противодымной защиты представлена на рисунке 11. При работе вентилятора дымоудаления в шахте 2 создаётся разрежение по отношению к помещениям 4, через которые проходит шахта дымоудаления. Через щели и неплотности в клапанах и ограждениях шахты в неё фильтруется холодный воздух. Воздух, попадающий в шахту, смешивается с продуктами горения, расход дымовоздушной смеси возрастает, а температура - уменьшается.

Расчёт параметров вентиляторов дымоудаления из коридоров и помещений в многоэтажном здании

Задачей расчёта вентиляторов дымоудаления из коридоров и помещений является определение параметров, обеспечивающих требуемые условия на этаже пожара. Методика расчёта системы дымоудаления из коридоров зданий повышенной этажности, коридоров, не имеющих естественного освещения, в зданиях обычной этажности и помещений многоэтажных зданий иллюстрируется схемой рисунка 12.
Температуру воздуха в здании при работе системы противодымной защиты \(T_{п}\), К, определяют по формуле:
$$T_{\text{п}}=\frac{T_{\text{н}}+T_{\text{в}}}{2} \tag{31} \label{eq:31}$$
\(T_{н}\) - температура наружного воздуха соответственно в К и °C; при расчёте систем с естественным побуждением тягипринимают по таблице 2 СНиП 23-01-99 "Строительная климатология" для тёплого периода (столбец 4 "Температура воздуха, °C, обеспеченностью 0.98"); при расчёте систем с механическим побуждением температуру наружного воздуха и скорость ветра принимают по таблице 1 СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» (соответственно столбец 5 «Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, °С, обеспеченностью 0,92» и столбец 19 «Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, м/с»)
\(T_{в}\) - температура внутреннего воздуха до начала пожара К.
Плотность приточного воздуха \(\rho_{п}\), кг/м³, определяют по формуле:
$$\rho_{\text{п}}=\frac{353}{T_{\text{п}}} \tag{32} \label{eq:32}$$
\(T_{п}\) - температура приточного воздуха, К, определяяют по формуле (31)
Плотность воздуха в здании до начала пожара \(\rho_{в}\), кг/м³, определяют по формуле:
$$\rho_{\text{в}}=\frac{353}{T_{\text{в}}} \tag{33} \label{eq:33}$$
\(T_{в}\) - то же, что в формуле (31)
Распределения давлений снаружи здания со стороны наветренного \(P_{ннi}\), заветренного \(P_{нзi}\) фасадов на уровне i-го этажа и давление на уровне выброса продуктов горения \(P_{выбр}\), Па, определяют соответственно по формулам:
$$P_{\text{ннi}}=0.4\cdot\rho_{\text{н}}\cdot V_{\text{в}}^{2}-g\cdot h_{i}\cdot(\rho_{\text{н}}-\rho_{\text{п}}) \tag{34} \label{eq:34}$$
$$P_{\text{нзi}}=-0.3\cdot\rho_{\text{н}}\cdot V_{\text{в}}^{2}-g\cdot h_{i}\cdot(\rho_{\text{н}}-\rho_{\text{п}}) \tag{35} \label{eq:35}$$
$$P_{\text{выбр}}=0.4\cdot\rho_{\text{н}}\cdot V_{\text{в}}^{2}-g\cdot h_{\text{выбр}}\cdot(\rho_{\text{н}}-\rho_{\text{п}}) \tag{36} \label{eq:36}$$

\(g\) - ускорение свободного падения , м/с2
\(\rho_{н}\) - плотность наружного воздуха, зависит от температуры (таблица, формула). При расчёте систем с механическим побуждением тяги принимается температура \(t_{н}\) для холодного периода года по таблице 1, столбец 5 СП 131.13330.2012 "Строительная климатология" (Температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0.92)
\(V_{в}\) - скорость ветра, м/с. При расчёте систем с механическим побуждением тягипринимается по таблице 1, столбец 19 СП 131.13330.2012 "Строительная климатология" (Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь)
\(h_{i}\) - высота пола i-го этажа над уровнем планировочной отметки земли, м;
\(\rho_{п}\) - плотность приточного воздуха, определяют по формуле (32);
\(h_{выбр}\) - высота выбросного отверстия системы дымоудаления над уровнем планировочной отметки земли, м
Давление внутри здания на уровне i-го этажа \(P_{вi}\), Па, определяют по формуле
$$P_{\text{вi}}=\frac{P_{\text{ннi}}+P_{\text{нзi}}}{2} \tag{37} \label{eq:37}$$

\(P_{ннi}\) - наружное давление на наветренном фасаде на уровне i-го этажа, Па; определяют по формуле (34)
\(P_{нзi}\) - наружное давление на заветренном фасаде на уровне i-го этажа, Па; определяют по формуле (35)
Массовый расход продуктов горения, удаляемых из коридора, G_{пг}, кг/с, определяют по формуле
$$G_{\text{пг}}=A\cdot B_{\text{п}}\cdot H_{\text{п}}^{\frac{3}{2}} \tag{38} \label{eq:38}$$

\(A\) - размерный коэффициент;
\(A=0.96\;\frac{кг}{c \cdot м^\frac{5}{2}}\) - для жилых зданий;
\(A=1.2\;\frac{кг}{c \cdot м^\frac{5}{2}} \) - для общественных зданий;
\(B_{п}\) - ширина дверного проёма из коридора в лестничную клетку, м;
\(H_{п}\) - высота дверного проёма из коридора в лестничную клетку, м
Температуру продуктов горения \(T_{пг}\), K, удаляемых из прямоугольного в плане помещения, рассчитывают по формуле (15), из помещения сложной формы - по формуле (16).

Температуру продуктов горения \(T_{пг}\), K, удаляемых из коридоров жилых или общественных зданий, определяют по следующим формулам:

$$T_{\text{пг}}=T_{\text{в}}+\frac{1.22\cdot(T_{0}-T_{\text{в}})\cdot(2\cdot h_{\text{д}}+\frac{F_{\text{кор}}}{l_{\text{кор}}})}{l_{\text{кор}}}\cdot(1-exp(\frac{-0.58\cdot l_{\text{кор}}}{2\cdot h_{\text{д}}+\frac{F_{\text{кор}}}{l_{\text{кор}}}})) \tag{39} \label{eq:39}$$

\(T_{в}\) - то же, что в формуле (15)
\(T_{0}\) - температура газов, поступающих в коридор, K; определяют по формуле (40);
\(h_{д}\) - предельная толщина дымового слоя, м;
\(F_{кор}\) - площадь коридора, м²;
\(l_{кор}\) - длина коридора, м

Температуру газов, поступающих из горящего помещения в коридор, \(T_{0}\), K, определяют по формуле

$$T_{0}=0.8\cdot T_{0\text{макс}} \tag{40} \label{eq:40}$$

\(T_{0макс}\) - максимальная среднеобъёмная температура в горящем помещении (в зависимости от вида пожара: регулируемого вентиляцией (ПРВ) или регулируемого нагрузкой (ПРН)), K; принимают по формулам:
  • При пожаре, регулируемом вентиляцией
    $$T_{0\text{макс}}=T_{\text{в}}+940\cdot exp(0.0047\cdot g_{0}-0.141) \tag{41} \label{eq:41}$$

    \(T_{в}\) - то же, что в формуле (15)
    \(g_{0}\) - удельная приведённая пожарная нагрузка, отнесённая к площади пола помещения, кг/м²
  • при пожаре, регулируемом нагрузкой
    $$T_{0\text{макс}}=T_{\text{в}}+224\cdot g_{\text{к}}^{0.528} \tag{42} \label{eq:42}$$

    \(T_{в}\) - то же, что в формуле (15)
    \(g_{к}\) - удельная приведённая пожарная нагрузка, отнесённая к площади тепловоспринимающей поверхности ограждающих строительных конструкций помещения, кг/м²

Массовый расход \(G_{у}\) \((G_{к}=G_{у})\) и температуру продуктов горения \(T_{пг}\), К, удаляемого из помещения при пожаре, определяют по формулам (6), (8) или (9):
$$G_{к}=0.032\cdot Q_{к}^\frac{3}{5}\cdot Z \tag{6} \label{eq:6}$$,
\(Q_{к}\) - конвективная составляющая мощности очага пожара ( часть тепловыделения пожара, идущая на нагрев продуктов горения), кВт, определяется по формуле:
$$Q_{к}=(1-\varphi)\cdot \eta \cdot Q_{р}\cdot \psi_{уд} \cdot F_{г} \tag{7} \label{eq:7}$$,
где
\(\varphi\) - доля теплоты, отдаваемой очагом пожара ограждающим конструкциям; при отсутствии данных рекомендуется принимать равным 0.4;
\(\eta\) - коэффициент полноты сгорания; принимают равным 0.85 - 0.95;
\(Q_{р}\) - теплота сгорания, кДж/кг; значения теплоты сгорания для некоторых материалов приведены в приложении
\(\psi_{уд}\) - удельная скорость выгорания, кг/(м2*с); значения удельной скорости выгорания для некоторых материалов приведены в приложении
\(F_{г}\) - площадь очага пожара, м2;
\(Z\) - высота незадымлённой зоны, м;
$$G_{к}=0.4\cdot(Q_{к}\cdot W^{2})^{\frac{1}{3}}\cdot(z_{б}+0.3\cdot H_{б})\cdot[1+0.063\cdot(z_{б}+0.6\cdot H_{б})]^{\frac{2}{3}} \tag{8} \label{eq:8}$$,
где:
\(Q_{к}\) - то же, что в формуле (6)
\(W\) - ширина слоя продуктов горения (струи) при стекании с балкона, м;
\(z_{б}\) - расстояние от балкона до нижней границы слоя продуктов горения, м;
\(H_{б}\) - высота расположения балкона над полом помещения, м.
$$G_{\text{к}}=0.68\cdot(A_{\text{пр}}\cdot H_{\text{пр}}^{\frac{1}{2}})^{\frac{1}{3}}\cdot(z_{\text{пр}}+a)^{\frac{5}{3}}+1.59\cdot A_{\text{пр}}\cdot H_{\text{пр}}^{\frac{1}{2}} \tag{9} \label{eq:9}$$

\(A_{пр}\) - площадь проёма, м²;
\(H_{пр}\) - высота проёма, м;
\(z_{пр}\) - расстояние от верхнего среза проёма до нижней границы слоя продуктов горения, м;
\(a\) - вспомогательная величина; определяют по формуле
$$a=2.4\cdot A_{\text{пр}}^{\frac{2}{5}}\cdot H_{\text{пр}}^{\frac{1}{5}}-2.1\cdot H_{\text{пр}} \tag{10} \label{eq:10}$$

\(A_{пр}\), \(H_{пр}\) - то же, что в формуле (9)
$$T_{\text{пг}}=\frac{Q_{\text{к}}}{c_{\text{р}}\cdot G_{\text{у}}+\alpha\cdot[A\cdot B+2\cdot(A+B)\cdot(H-Z)]}+T_{\text{в}} \tag{15} \label{eq:15}$$

\(Q_{к}\) - то же, что в формуле (6)
\(c_{р}\) - удельная изобарная теплоёмкость воздуха и продуктов горения, кДж/(кг·К); принимают равной 1.09
\(G_{у}\) - массовый расход удаляемых продуктов горения, кг/с;
\(\alpha\) - коэффициент теплоотдачи от продуктов горения к ограждающим конструкциям, кВт/(м²·K); принимают равным 0.012
\(A\) - длина помещения, м
\(B\) - ширина помещения, м
\(H\) - высота помещения от пола до места выброса продуктов горения, м
\(Z\) - высота незадымлённой зоны, м
\(T_{в}\) - температура внутреннего воздуха, К Формула (15) приведена для прямоугольного в плане помещения. Для помещения сложной формы определяется по формуле (16)
Скорость продуктов горения в клапане \(V_{кл}\), м/с, определяют по формуле
$$V_{\text{кл}}=\frac{G_{\text{пг}}}{F_{\text{кл}}\cdot\rho_{\text{пг}}} \tag{43} \label{eq:43}$$

\(G_{пг}\) - массовый расход продуктов горения, удаляемых из коридора, кг/с; определяют по формуле (38)
\(F_{кл}\) - площадь проходного сечения дымового клапана м²; принимают по данным фирмы-изготовителя или вычисляют по формуле
$$F_{\text{кл}}=(a_{\text{кл}}-0.03)\cdot(b_{\text{кл}}-0.05) \tag{44} \label{eq:44}$$

\(a_{кл}\) - больший из установочных размеров клапана, м;
\(b_{кл}\) - меньший из установочных размеров клапана, м;
\(\rho_{пг}\) - плотность продуктов горения, кг/м³
Потери давления в клапане дымоудаления \(\Delta P_{кл}\), Па, определяют по формуле
$$\Delta P_{\text{кл}}=\frac{\xi_{\text{кл}}\cdot\rho_{\text{пг}}\cdot V_{\text{кл}}^{2}}{2} \tag{45} \label{eq:45}$$
\(\xi_{кл}\) - коэффициент местного сопротивления открытого клапана дымоудаления; принимают равным 4;
\(\rho_{пг}\) - плотность продуктов горения, кг/м³
\(V_{кл}\) - скорость продуктов горения, м/с; определяют по формуле (43)
Давление в шахте дымоудаления на уровне 1-го обслуживаемого этой шахтой этажа \(P_{ш1}\), Па, определяют по формуле
$$P_{\text{ш1}}=P_{\text{нн1}}-\Delta P_{\text{кл}} \tag{46} \label{eq:46}$$
\(P_{нн1}\) - наружное давление на наветренном фасаде на уровне 1-го этажа, Па; определяют по формуле (34);
\(\Delta P_{кл}\) - потери давления в клапане дымоудаления, Па; определяют по формуле (45)
Скорость продуктов горения в шахте дымоудаления между i-м и i-1-м этажами \(V_{шi-1,i}\), м/с, определяют по формуле
$$V_{\text{шi-1,i}}=\frac{G_{\text{шi-1}}}{a_{\text{ш}}\cdot b_{\text{ш}}\cdot\rho_{\text{шi-1}}} \tag{47} \label{eq:47}$$
\(G_{шi-1}\) - массовый расход продуктов горения i-1-го на i-й этаж, кг/с; определяют по формуле (50)
\(a_{ш},\;b_{ш}\) - размеры проходного сечения шахты дымоудаления, м
\(p_{шi-1}\) - плотность продуктов горения между i-1-м и i-м этажами, кг/м³
Давление в шахте дымоудаления на уровне i-го этажа \(P_{шi}\), Па, определяют по формуле
$$P_{\text{шi}}=P_{\text{шi-1}}-\lambda\cdot\frac{h_{\text{эт}}}{d_{\text{экв}}}\cdot\frac{\rho_{\text{шi-1}}\cdot V_{\text{шi-1,1-2}}^{2}}{2} \tag{48} \label{eq:48}$$

\(P_{шi-1}\) - давление на уровне i-1-го этажа, Па
\(\lambda\) - коэффициент сопротивления трения
\(\lambda=0.1\) - для кирпича
\(\lambda=0.05\) - для бетона
\(\lambda=0.02\) - для металла
\(h_{эт}\) - высота этажа, м
\(d_{экв}\) - эквивалентный диаметр проходного сечения, м; определяют по формуле
$$d_{\text{экв}}=\frac{2\cdot f_{\text{ш}}}{a_{\text{ш}} + b_{\text{ш}}} \tag{49} \label{eq:49}$$
\(f_{ш}\) - площадь проходного сечения шахты дымоудаления, м²
\(a_{ш}, \;b_{ш},\;\rho_{шi-1}\) - то же, что в формуле (47)
\(V_{шi-1,1-2}\) - скорость продуктов горения в шахте дымоудаления между i-м и i-1-м и между 1-м и 2-м этажами, м/с
Массовый расход продуктов горения с i-1-го на i-й этаж \(G_{шi-1}\), кг/с, определяют по формуле
$$G_{\text{шi-1}}=G_{\text{пг}}+G_{\text{ф2}}+G_{\text{ф3}}+...+G_{\text{фi-1}} \tag{50} \label{eq:50}$$
\(G_{пг}\) - то же, что в формуле (43)
\(G_{ф2}\;,G_{ф3}\;,G_{фi-1}\) - массовый расход воздуха, поступающего в шахту дымоудаления за счёт фильтрации через неплотности и щели клапана дымоудаления и стен шахты соответственно на 2, 3 и i-1-х этажах, кг/с; определяют по формуле
$$G_{\text{фi}}=(\frac{P_{\text{вi}}-P_{\text{шi}}}{S_{\text{ш}}})^{\frac{1}{2}} \tag{51} \label{eq:51}$$
\(P_{вi}\) - давление внутри здания на уровне i-го этажа, Па; определяют по формуле (37)
\(P_{шi}\) - давление в шахте дымоудаления на уровне i-го этажа, Па; определяют по формуле (48)
\(S_{ш}\) - характеристика сопротивления газопроницанию шахты с установленными в ней закрытыми клапанами, 1/(кг·м); определяют по формуле
$$S_{\text{ш}}=\frac{S_{\text{уд}}}{F_{\text{кл}}^{2}} \tag{52} \label{eq:52}$$
\(S_{уд}\) - удельная характеристика сопротивления газопроницанию, м³/кг;
\(S_{уд}=500)\) м³/кг - для шахты из кирпича;
\(S_{уд}=1500\) м³/кг - для шахты из бетона;
\(S_{уд}=1600\) м³/кг - для шахты из металла
\(F_{кл}\) - то же, что в формуле (43)
Температуру продуктов горения в шахте дымоудаления на уровне i-го этажа \(T_{i}\), K, определяют по формуле
$$T_{i}=\frac{T_{\text{в}}\cdot G_{\text{аi}}+T_{\text{пг}}\cdot G_{\text{пг}}}{G_{\text{пг}}+G_{\text{аi}}} \tag{53} \label{eq:53}$$

индекс \(i\) - номер этажа;
\(T_{в}\) - то же, что в формуле (15);
\(G_{аi}\) - суммарный массовый расход воздуха, поступающего в шахту дымоудаления за счёт фильтрации через щели и неплотности в дымовых клапанах в стенах шахты со 2-го по i-й этажи, кг/с; определяют по формуле
$$G_{\text{аi}}=\sum G_{\text{фi}} \tag{54} \label{eq:54}$$
\(G_{фi}\) - массовый расход воздуха, фильтрующегося в шахту дымоудаления через щели и неплотности на уровне i-го этажа, кг/с; определяют по формуле (51);
\(T_{пг}\) - то же, что в формуле (15) при расчёте дымоудаления из помещения; по 5.3.8 при расчёте дымоудаления из коридора
\(G_{пг}\) - то же, что в формуле (43)
Плотность продуктов горения в шахте дымоудаления на уровне i-го этажа \(\rho_{i}\), кг/м³, определяют по формуле
$$\rho_{i}=\frac{353}{T_{i}} \tag{55} \label{eq:55}$$

\(T_{i}\) - температура продуктов горения в шахте дымоудаления на уровне i-го этажа, K; определяют по формуле (53)
Производительность вентилятора дымоудаления \(L_{вент}\), м³/ч, определяют по формуле
$$L_{\text{вент}}=\frac{3600\cdot(G_{\text{пг}}+G_{\text{аN}})}{\rho_{N}} \tag{56} \label{eq:56}$$

\(G_{пг}\) - то же, что формуле (43)
\(G_{аN}\) - суммарный массовый расход воздуха, фильтрующегося в шахту дымоудаления с этажей от 2-го до верхнего, кг/с;
\(\rho_{N}\) - плотность продуктов горения на уровне верхнего этажа, кг/м³
Давление, которое должен обеспечивать вентилятор дымоудаления, \(P_{вент}\), Па, определяют по формуле
$$P_{\text{вент}}=P_{\text{нн.в}}-P_{\text{шN}}+g\cdot h_{\text{N}}\cdot(\rho_{N}-\rho_{\text{п}})+\Delta P_{\text{сети}} \tag{57} \label{eq:57}$$

\(P_{нн.в}\) - наружное давление на наветренном фасаде на уровне выбросного отверстия, Па
\(P_{шN}\) - давление в шахте дымоудаления на уровне расположения верхнего дымового клапана, Па;
\(g\) - ускорение свободного падения , м/с2
\(h_{N}\) - расстояние по вертикали от верхнего дымового клапана до выбросного отверстия, м
\(\rho_{N}\) - то же, что в формуле (56)
\(\rho_{п}\) - то же, что в формуле (34)
\(\Delta P_{сети}\) - потери давления в сети обвязки вентилятора, Па

Пример 5.1 - Расчёт системы дымоудаления из коридора

Исходные данные
Здание общественное, трёхэтажное.
Температура наружного воздуха для тёплого периода года \(t_{н}=26°C\)
Скорость ветра \(V_{в}=2.0\;м/с\)
Температура внутреннего воздуха до начала пожара \(t_{в}=16°C\)
Высота этажа \(h_{эт}=4\;м\)
Уровень расположения выбросного отверстия системы дымоудаления \(h_{выбр}=14\;м\)
Площадь коридора \(F_{кор}=40\;м^2\)
Длина коридора \(l_{кор}=20\;м\)
Высота коридора \(H=3.8\;м\)
Размеры дверей из коридора в лестничную клетку \(B_{п} \times H_{п}=1.2 \times 2.1\;м\)
Размеры шахты и установочные размеры дымового клапана \(a_{ш} \times b_{ш}=a_{кл}\times b_{кл}=0.8 \times 0.6\;м\)
Расстояние по вертикали от верхнего дымового клапана до выбросного отверстия \(h_{N}=2\;м\)
Материал шахты дымоудаления - сталь

Принимаем пожар, регулируемый вентиляцией. Удельную приведённую пожарную нагрузку, отнесённую к площади пола помещения, \(g_{0}\) принимаем, к примеру, 50 кг/м²


Порядок расчёта

Максимальную среднеобъёмную температуру в горящем помещении \(T_{0макс}\) определяют по формуле (41): $$T_{0\text{макс}}=289+940\cdot exp(0.0047\cdot50-0.141)=1321.65\;K \nonumber$$

Температуру продуктов горения \(T_{пг}\) определяют по формуле (39): $$T_{\text{пг}}=289+\frac{1.22\cdot(1057.32-289)\cdot(2\cdot2.09+\frac{40}{20})}{20}\cdot(1-exp(\frac{-0.58\cdot20}{2\cdot2.09+\frac{40}{20}}))=534,31\; K \nonumber$$

Плотности наружного воздуха \(\rho_{н}\), продуктов горения \(\rho_{пг}\) и воздуха в здании \(\rho_{в}\) определяют соответственно по формулам (12), (13) и (33)

$$\rho_{\text{н}}=\frac{353}{T_{\text{н}}}=\frac{353}{t_{\text{н}}+273} \tag{12} \label{eq:12}$$
$$\rho_{\text{пг}}=\frac{353}{T_{\text{пг}}}=\frac{353}{t_{\text{пг}}+273} \tag{13} \label{eq:13}$$

\(T_{н}\), \(t_{н}\) - температура наружного воздуха соответственно в K и °C; принимают в соответствии с (5.2.3)
\(T_{пг}\), \(t_{пг}\) - температура продуктов горения соответственно в K и °C; $$\rho_{\text{н}}=\frac{353}{299}=1.18\;\frac{кг}{м^3} \nonumber$$ $$\rho_{\text{пг}}=\frac{353}{534.31}=0.66\;\frac{кг}{м^3} \nonumber$$ $$\rho_{\text{в}}=\frac{353}{16+273}=1.22\;\frac{кг}{м^3} \nonumber $$

Температуру \(T_{п}\) и плотность \(\rho_{п}\) приточного воздуха определяют по формулам (31) и (32): $$T_{\text{п}}=\frac{299+289}{2}=294\;K \nonumber$$ $$\rho_{\text{п}}=\frac{353}{294}=1.20\;\frac{кг}{м^3} \nonumber$$

Наружное давление на наветренном \(P_{ннi}\), заветренном \(P_{нзi}\) фасадах и давление на уровне выбросного отверстия системы дымоудаления \(P_{выбр}\), а также давление внутри здания \(P_{вi}\), Па, определяют соответственно по формулам (34), (35),(36) и (37). Результаты расчётов заносим в таблицу П.1

Массовый расход продуктов горения, удаляемых из коридора, \(G_{пг}\) определяют по формуле (38): $$G_{\text{пг}}=1.2\cdot1.2\cdot2.1^{\frac{3}{2}}=4.38\;\frac{кг}{с} \nonumber$$

Площадь проходного сечения дымового клапана \(F_{кл}\) определяют по формуле (44): $$F_{\text{кл}}=(0.8-0.03)\cdot(0.6-0.05)=0.42\;м^2 \nonumber$$


Таблица П.1
№ этажа \(P_{ннi}\), Па \(P_{нзi}\), Па \(P_{вi}\), Па \(P_{шi}\), Па
1 1.89 -1.42 0.24 -327.64
2 2.67 -0.63 1.02 -334.96
3 3.46 0.15 1.81 -342.8
Выброс \(P_{выбр}\), Па 4.64 - - -

Скорость продуктов горения в клапане \(V_{кл}\) определяют по формуле (43): $$V_{\text{кл}}=\frac{4.38}{0.42\cdot0.66}=15.80\;\frac{м}{с} \nonumber$$

Потери давления в дымовом клапане \(\Delta P_{кл}\) определяют по формуле (45): $$\Delta P_{\text{кл}}=\frac{4\cdot0.66\cdot15.80^{2}}{2}=329.53\;Па \nonumber$$

Давление в шахте дымоудаления на уровне 1-го этажа \(P_{ш1}\) определяют по формуле (46): $$P_{ш1}=1.89-329.53=-327.64\;Па \nonumber$$

Скорость продуктов горения в шахте дымоудаления между 1-м и 2-м этажами \(V_{ш1,2}\) определяют по формуле (47): $$V_{\text{ш1,2}}=\frac{4.38}{0.8\cdot0.6\cdot0.66}=13.83\;\frac{м}{с} \nonumber$$

Эквивалентный диаметр проходного сечения \(d_{экв}\) шахты дымоудаления определяют по формуле (49): $$d_{\text{экв}}=\frac{2\cdot0.8\cdot0.6}{0.8+0.6}=0.69 \;м \nonumber$$

Давление в шахте дымоудаления на уровне 2-го этажа \(P_{ш2}\) определяют по формуле (48): $$P_{\text{ш2}}=-327.64-0.02\cdot\frac{4.0}{0.69}\cdot\frac{0.66\cdot13.83^{2}}{2}=-334.96\;Па \nonumber$$

Характеристику сопротивления газопроницанию шахты с установленными в ней закрытыми клапанами \(S_{ш}\) определяют по формуле (52): $$S_{\text{ш}}=\frac{1600}{0.42^{2}}=9070\;\frac{1}{кг\cdot м} \nonumber$$

Массовый расход воздуха, поступающего в шахту дымоудаления через неплотности и щели дымового клапана и стен шахты на 2-м этаже, \(G_{ф2}\) определяют по формуле (51): $$G_{\text{ф2}}=(\frac{1.02+334.96}{9070})^{\frac{1}{2}}=0.19\;\frac{кг}{с} \nonumber$$

Температуру продуктов горения в шахте дымоудаления между 2-м и 3-м этажами \(T_{2,3}\) определяют по формуле (53): $$T_{2,3}=\frac{289\cdot0.19+534.31\cdot4.38}{4.38+0.19}=524.11\;K \nonumber$$

Плотность продуктов горения в шахте дымоудаления между 2-м и 3-м этажами \(\rho_{2,3}\) определяют по формуле (55): $$\rho_{2,3}=\frac{353}{524.11}=0.67\;\frac{кг}{м^3} \nonumber$$

Скорость продуктов горения в шахте дымоудаления между 2-м и 3-м этажами \(V_{ш2,3}\) определяют по формуле (47): $$V_{\text{ш2,3}}=\frac{4.38+0.19}{0.8\cdot0.6\cdot0.67}=14.21 \;\frac{м}{с} \nonumber$$

Давление в шахте дымоудаления на уровне 3-го этажа \(P_{ш3}\) определяют по формуле (48): $$P_{\text{ш3}}=-334.96-0.02\cdot\frac{4.0}{0.69}\cdot\frac{0.67\cdot14.21^{2}}{2}=-342.80\; Па \nonumber$$

Массовый расход воздуха, поступающего в шахту дымоудаления через неплотности и щели дымового клапана и стен шахты на 3-м этаже, \(G_{ф3}\) определяют по формуле (51): $$G_{\text{ф3}}=(\frac{1.81+342.80}{9070})^{\frac{1}{2}}=0.20 \;\frac{кг}{с} \nonumber$$

Температуру продуктов горения в шахте дымоудаления выше 3-го этажа \(T_{3}\) определяют по формуле (53): $$T_{3}=\frac{289\cdot0.19+289\cdot0.20+534.31\cdot4.38}{4.38+0.19+0.20}=514.25\; K \nonumber$$

Плотность продуктов горения в шахте дымоудаления выше 3-го этажа \(\rho_{3}\) определяют по формуле (55): $$\rho_{3}=\frac{353}{314.25}=0.69\;\frac{кг}{м^3} \nonumber$$

Производительность вентилятора \(L_{вент}\) определяют по формуле (56): $$L_{\text{вент}}=\frac{3600\cdot(4.38+0.19+0.20)}{0.69}=24887\;\frac{м^3}{ч} \nonumber$$

Давление вентилятора \(P_{вент}\) определяют по формуле (57): $$P_{\text{вент}}=4.64+342.80+9.81\cdot2\cdot(0.69-1.20)+\Delta P_{\text{сети}}=337.43 \;Па+\Delta P_{сети} \nonumber$$

Потери давления в сети обвязки вентилятора \(\Delta P_{сети}\), Па, зависят от конфигурации сети и конкретного проектного решения. Избыточное давление, развиваемое вентилятором, против необходимого по расчёту рекомендуется гасить в конфузорах факельных выбросов продуктов горения.

Расчёт параметров вентиляторов подпора в незадымляемые лестничные клетки типа Н2

При работе вентиляционной системы противодымной защиты многоэтажного здания в незадымляемой лестничной клетке типа Н2 и шахтах лифтов создаётся избыточное по отношению к смежным помещениям и к улице давление. За счёт этого часть воздуха, подаваемого в верхнюю часть лестничной клетки и шахты лифта, через щели и неплотности дверей и окон уходит внутрь здания и наружу (рисунок 13). Для обеспечения требуемых нормами параметров в лестничную клетку на 1-м этаже здания и в шахту лифта на этом этаже должно поступать определённое количество воздуха. Производительность вентиляторов подпора воздуха в лестничные клетки типа Н2 и шахты лифтов должна быть больше этого количества на величину утечек воздуха через щели и неплотности дверей и окон.
Расчёт параметров вентилятора подпора в незадымляемую лестничную клетку типа Н2 начинается с определения давления на 1-м этаже лестничной клетки. В соответствии с требованиями нормативных документов избыточное по отношению к наветренному фасаду давление на 1-м этаже лестничной клетки \(P_{лк1}\), Па, должно быть не менее 20 Па, то есть
$$P_{\text{лк1}}=P_{\text{нн1}}+20 \tag{58} \label{eq:58}$$

\(P_{нн1}\) - то же, что в формуле (46)
Массовый расход воздуха, который необходимо подавать из лестничной клетки в коридор этажа пожара для предотвращения выхода продуктов горения через открытый дверной проём, \(G_{п}\), кг/с, определяют по формуле
$$G_{\text{п}}=V_{\text{п}}\cdot\rho_{\text{п}}\cdot B_{\text{п}}\cdot H_{\text{п}} \tag{59} \label{eq:59}$$

\(V_{п}\) - скорость воздуха в открытом дверном проёме, достаточная для предотвращения выхода продуктов горения в лестничную клетку, м/с;
\(V_{п}=1.3\;\frac{м}{с}\) - для жилых зданий;
\(V_{п}=1.5\;\frac{м}{с}\) - для общественных зданий;
\(\rho_{п}\) - то же, что в формуле (34)
\(B_{п}\), \(H_{п}\) - то же, что в формуле (38)
Массовый расход воздуха, удаляемого из лестничной клетки наружу через открытую входную дверь здания, \(G_{вх}\), кг/ч, определяют по формуле
$$G_{\text{вх}}=(\mu\cdot f)_{\text{вх}}\cdot[2\rho_{\text{п}}\cdot(P_{\text{лк1}}-P_{\text{вх}})]^{\frac{1}{2}} \tag{60} \label{eq:60}$$

\((\mu\cdot f)_{\text{вх}}\) - эквивалентная гидравлическая площадь входных дверей здания, м²;
для параллельно работающих проёмов вычисляют по формуле (19):
$$F_{\text{экв}}=\mu \cdot f_{1}+\mu \cdot f_{2}+...+\mu \cdot f_{i} \tag{19} \label{eq:19}$$

индексы \(1,\;2\;...\;i\) - номер проёма;
\(f_{i}\) - площадь i-го проёма, м²
для последовательно работающих проёмов - по формуле (20)
$$F_{\text{экв}}=\frac{1}{(\frac{1}{\mu \cdot f_{1}^{2}}+\frac{1}{\mu \cdot f_{2}^{2}}+...+\frac{1}{\mu \cdot f_{i}^{2}})^{\frac{1}{2}}} \tag{20} \label{eq:20}$$

\(f_{i}\) - то же, что в формуле (19)

\(\mu\) - коэффициент расхода проёма дымоудаления;
\(\mu=0.64\) - для проёмов прямоугольного или квадратного сечения
\(\mu=0.8\) - для щелей и проёмов круглого сечения
\(f\) - то же, что в формуле (19);
\(\rho_{п}\) - то же, что в формуле (34)
\(P_{лк1}\) - давление в лестничной клетке на уровне 1-го этажа, Па; определяют по формуле (58);
\(P_{вх}\) - давление на уровне нижней границы входной двери на заветренном фасаде, Па
В соответствии с СП 7.13130.2013 "Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности" расчёты следует проводить:
  • при открытых дверях на путях эвакуации из коридоров, холлов или непосредственно из помещений на этаже пожара в лестничную клетку и закрытых остальных дверях здания;
  • при открытых дверях из здания наружу и закрытых дверях из коридоров и холлов на всех этажах.

При расчёте по первому варианту расход воздуха \(G_{п}\) определяют по формуле (59), а расход воздуха \(G_{вх}\) принимают равным нулю

При расчёте по второму варианту расход воздуха \(G_{вх}\) определяют по формуле (60)

, а расход воздуха \(G_{п}\) принимают равным нулю
Массовый расход воздуха, поступающего на 1-й этаж лестничной клетки со 2-го, \(G_{2,1}\), кг/с, определяют по формуле
$$G_{2,1}=G_{\text{п}}+G_{\text{вх}} \tag{61} \label{eq:61}$$

\(G_{п}\) - массовый расход воздуха из лестничной клетки в коридор этажа пожара, кг/с; определяют по формуле (59);
\(G_{вх}\) - массовый расход воздуха из лестничной клетки наружу через открытую входную дверь здания, кг/с; определяют по формуле (60)
Давление в лестничной клетке на уровне 2-го этажа \(P_{лк2}\), Па, определяют по формуле
$$P_{\text{лк2}}=P_{\text{лк1}}+\frac{30\cdot G_{2,1}^{2}}{\rho_{\text{п}}\cdot f_{\text{лк}}^{2}} \tag{62} \label{eq:62}$$

\(P_{лк1}\) - то же, что в формуле (60);
\(G_{2,1}\) - массовый расход воздуха, поступающего на 1-й этаж лестничной клетки со 2-го, кг/с; определяют по формуле (61)
\(\rho_{п}\) - то же, что в формуле (34);
\(f_{лк}\) - площадь лестничной клетки, м²
Массовый расход воздуха, фильтрующегося через щели и неплотности окон из лестничной клетки наружу на 2-м и вышележащих этажах, \(G_{оi}\), кг/с определяют по формуле
$$G_{\text{оi}}=J_{\text{о}}\cdot f_{\text{о}}\cdot(P_{\text{лкi}}-P_{\text{нзi}})^{\frac{1}{2}} \tag{63} \label{eq:63}$$

\(J_{о}\) - удельная характеристика воздухопроницаемости окон, \(\frac{кг}{с\cdot м\cdot Па^{\frac{1}{2}}}\);
\(J_{о}=7.5\cdot 10^{-3}\;\frac{кг}{с\cdot м\cdot Па^{\frac{1}{2}}}\) - для одинарного спаренного остекления;
\(J_{о}=5\cdot 10^{-3}\;\frac{кг}{с\cdot м\cdot Па^{\frac{1}{2}}}\) - для двойного раздельного остекления;
\(f_{о}\) - площадь остекления в лестничной клетке, м²;
\(P_{лкi}\) - давление в лестничной клетке на уровне i-го этажа, Па;
\(P_{нзi}\) - то же, что в формуле (37)
Массовый расход воздуха, фильтрующегося через щели дверей внутрь здания на уровне i-го этажа, \(G_{дi}\), кг/с, определяют по формуле
$$G_{\text{дi}}=(\frac{P_{\text{лкi}}-P_{\text{вi}}}{S_{\text{дв}}})^{\frac{1}{2}} \tag{64} \label{eq:64}$$

\(P_{лкi}\) - то же, что в формуле (63)
\(P_{вi}\) - то же, что в формуле (51)
\(S_{дв}\) - характеристика сопротивления газопроницанию дверей, \(\frac{1}{кг\cdot м}\); определяют по формуле:
$$S_{\text{дв}}=\frac{S_{\text{уд}}}{(H_{\text{п}}\cdot B_{\text{п}})^{2}} \tag{65} \label{eq:65}$$

\(S_{уд}\) - удельная характеристика сопротивления газопроницанию закрытых дверей, м³/кг; изменяется в пределах \(S_{\text{уд}}=6000\div 200000\;\frac{м^3}{кг}\)
\(H_{п}\),\(B_{п}\) - то же, что в формуле (38)
Массовый расход воздуха, поступающего с i+1-го этажа лестничной клетки на i-й этаж, \(G_{i+1,i}\), кг/с, определяют по формуле
$$G_{i+1,i}=G_{i,i-1}+\sum(G_{\text{дi}}+G_{\text{оi}}) \tag{66} \label{eq:66}$$

\(G_{i,i-1}\) - массовый расход воздуха в лестничной клетке с i-го этажа на i-1-й, кг/с
\(G_{дi}\) - массовый расход воздуха, фильтрующегося через щели дверей внутрь здания, кг/с; определяют по формуле (64)
\(G_{оi}\) - массовый расход воздуха, фильтрующегося через щели и неплотности окон из лестничной клетки наружу на 2-м и вышележащих этажах, кг/с; определяют по формуле (63).
Давление на i+1-м этаже лестничной клетки \(P_{лкi+1}\), Па, больше, чем давление на преодоление межэтажного пролёта лестничной клетки; определяют по формуле
$$P_{\text{лкi+1}}=P_{\text{лкi}}+\frac{30\cdot G_{i+1,i}^{2}}{\rho_{\text{п}}\cdot f_{\text{лк}}^{2}} \tag{67} \label{eq:67}$$

\(P_{лкi}\) - то же, что в формуле (63);
\(G_{i+1,i}\) - массовый расход воздуха, поступающего с i+1-го этажа лестничной клетки на i-й, кг/с; определяют по формуле (66);
\(\rho_{п}\) - то же, что в формуле (34);
\(f_{лк}\) - то же, что в формуле (62).
Расход воздуха, который необходимо подавать в верхнюю часть лестничной клетки для создания подпора при пожаре, \(L_{лк}\), м³/ч, определяют по формуле
$$L_{\text{лк}}=\frac{3600\cdot G_{\text{лк}}}{\rho_{\text{н}}} \tag{68} \label{eq:68}$$

\(G_{лк}\) - массовый расход воздуха, подаваемого в лестничную клетку, кг/с;
\(\rho_{н}\) - то же, что в формуле (12)
Давление, которое должен обеспечивать вентилятор подачи воздуха в лестничную клетку, \(P_{вент}\), Па, определяют по формуле
$$P_{\text{вент}}=P_{\text{лкN}}-P_{\text{нз.в}}+\Delta P_{\text{сети}} \tag{69} \label{eq:69}$$

\(P_{лкN}\) - давление на верхнем этаже лестничной клетки, Па;
\(P_{нз.в}\) - наружное давление на заветренном фасаде на уровне воздухозаборного отверстия вентилятора, Па; определяют по формуле
$$P_{\text{нз.в}}=-0.6\cdot\frac{\rho_{\text{н}}\cdot V_{\text{в}}^{2}}{2}-g\cdot h_{\text{вз}}\cdot(\rho_{\text{н}}-\rho_{\text{в}}) \tag{70} \label{eq:70}$$

\(\rho_{н}\) - то же, что в формуле (12)
\(g\) - ускорение свободного падения , м/с2
\(V_{в}\) - скорость ветра, в соответствии c (5.2.3)
\(h_{вз}\) - уровень расположения воздухозаборного отверстия системы подпора в лестничную клетку, м;
\(\rho_{в}\) - плотность воздуха в здании до начала пожара, кг/м³; определяют по формуле (33);
\(\Delta P_{сети}\) - потери давления в сети обвязки вентилятора от воздухозаборного отверстия до объёма лестничной клетки, Па

Пример 5.2 - Расчёт расхода воздуха, который необходимо подавать при пожаре в лестничную клетку типа Н2

Исходные данные

Здание общественное, трёхэтажное лестничная клетка без естественного проветривания


Температура наружного воздуха для холодного периода года \(t_{н}=-28°C\)
Скорость ветра \(V_{в}=4.9 \frac{м}{с}\)
Температура продуктов горения \(T_{пг}=300°C=573\; K\)
Температура внутреннего воздуха до начала пожара \(t_{в}=16°C\)
Высота этажа \(h_{эт}=4.0\;м\)
Уровень расположения воздухозаборного отверстия системы подпора воздуха в лестничную клетку \(h_{вз}=12.0\; м\)
Размеры одностворчатых дверей из коридора в лестничную клетку \(B_{п} \times H_{п}=1.2 \times 2.1\; м\)
Выход из здания через одинарный тамбур-шлюз (две последовательные одностворчатые двери)
Размеры дверей \(B_{вх} \times H_{вх}=1.2 \times 2.1 \; м\)
Площадь лестничной клетки \(f_{лк}=20\; м^2\)
Удельная характеристика сопротивления газопроницанию закрытых дверей лестничной клетки \(S_{уд}=7000 \; \frac{м^3}{кг}\)

Вариант 1: открыта дверь из коридора в лестничную клетку, входная дверь здания и двери лестничной клетки на остальных этажах закрыты

Вариант 2: открыта входная дверь здания, дверь из коридора в лестничную клетку закрыта на всех этажах


Порядок расчёта для варианта 1

Плотность наружного воздуха \(\rho_{н}\) и воздуха в здании \(\rho_{в}\) определяют соответственно по формулам (12) и (33): $$\rho_{н}=\frac{353}{-28+273}=1.44 \frac{кг}{м^3} \nonumber$$ $$\rho_{в}=\frac{353}{16+273}=1.22 \frac{кг}{м^3} \nonumber$$

Температуру \(T_{п}\) и плотность \(\rho_{п}\) приточного воздуха определяют по формулам (32): $$T_{п}=\frac{245+289}{2}=267\; K \nonumber$$ $$\rho_{п}=\frac{353}{267}=1.32 \frac{кг}{м^3} \nonumber$$

Наружное давление на наветренном \(P_{ннi}\) и заветренном \(P_{нзi}\) фасадах определяют соответственно по формулам (34) и (35). Давление внутри здания \(P_{вi}\) определяют по формуле (37). Наружное давление на уровне воздухозаборного отверстия \(P_{нз.в}\) определяют по формуле (70): $$P_{\text{нз.в}}=-0.6\cdot\frac{1.44\cdot4.9^{2}}{2}-9.81\cdot12.0\cdot(1.44-1.22)=-36.27 \;Па \nonumber$$

Давление в лестничной клетке на уровне 1-го этажа \(P_{лк1}\) определяют по формуле (58).

Результаты расчётов заносим в таблицу П.2


Таблица П.2
№ этажа \(P_{ннi}\), Па \(P_{нзi}\), Па \(P_{вi}\), Па \(P_{лкi}\), Па
1 13.83 -10.37 1.73 33.83
2 9.12 -15.08 -2.98 35.24
3 4.41 -19.79 -7.69 36.76
Забор воздуха \(P_{нз.в}\), Па - -36.27 - -

Массовый расход воздуха, удаляемого из лестничной клетки в коридор этажа пожара, \(G_{п}\) определяют по формуле (59): $$G_{п}=1.5\cdot 1.32\cdot 1.2\cdot 2.1=4.99\; \frac{кг}{с} \nonumber$$

Массовый расход воздуха через входную дверь здания \(G_{вх}\) равен нулю.

Массовый расход воздуха, поступающего на 1-й этаж лестничной клетки со 2-го, \(G_{2,1}\) определяют по формуле (61): $$G_{2,1}=4.99+0=4.99\; \frac{кг}{с} \nonumber$$

Давление в лестничной клетке на уровне 2-го этажа \(P_{лк2}\) определяют по формуле (62): $$P_{лк2}=33.83+\frac{30\cdot 4.99^2}{1.32\cdot 20^2}=35.24\; Па \nonumber$$

Характеристику сопротивления газопроницанию дверей лестничной клетки \(S_{дв}\) определяют по формуле (65): $$S_{\text{дв}}=\frac{7000}{(2.1\cdot1.2)^{2}}=1102 \; \frac{1}{(кг\cdot м)} \nonumber$$

Массовый расход воздуха в лестничной клетке с 3-го этажа на 2-й, \(G_{3,2}\) равен сумме расходов воздуха со 2-го этажа на 1-й и расхода воздуха, фильтрующегося через щели дверей на 2-м этаже, по формуле (66): $$G_{3,2}=4.99+0.19+5.18 \; \frac{кг}{с} \nonumber$$

Давление в лестничной клетке на уровне 3-го этажа \(P_{лк3}\) определяют по формуле (67): $$P_{\text{лк3}}=35.24+\frac{30\cdot5.18^{2}}{1.32\cdot20^{2}}=36.76\; Па \nonumber$$

Массовый расход воздуха, фильтрующегося через щели дверей из лестничной клетки внутрь здания на 3-м этаже, \(G_{д3}\) определяют по формуле (64): $$G_{\text{д3}}=(\frac{36.76+7.69}{1102})=0.20 \; \frac{кг}{с} \nonumber$$

Массовый расход воздуха, подаваемого в лестничную клетку, \(G_{лк}\) равен сумме расходов воздуха с 3-го этажа на 2-й и расхода воздуха, фильтрующегося через щели дверей на 3-м этаже: $$G_{лк}=5.18+0.20=5.38\; \frac{кг}{с} \nonumber$$

Расход воздуха, который необходимо подавать в верхнюю часть лестничной клетки для создания подпора при пожаре, \(L_{лк}\) определяют по формуле (68): $$L_{лк}=\frac{3600\cdot 5.38}{1.44}=13450\; \frac{м^3}{ч} \nonumber$$

Давление, которое должен обеспечивать вентилятор подачи воздуха в лестничную клетку, \(P_{вент}\) определяют по формуле (69): $$P_{\text{вент}}=36.76+36.27+\Delta P_{\text{сети}}=73.03 \; Па +\Delta P_{сети} \nonumber$$

Потери давления в сети обвязки вентилятора от воздухозаборного отверстия до объёма лестничной клетки \(\Delta P_{сети}\), Па, зависят от конфигурации сети и конкретного проектного решения.


Порядок расчёта для варианта 2

Плотность наружного воздуха \(\rho_{н}\) и воздуха в здании \(\rho_{в}\) определяют соответственно по формулам (12) и (33): $$\rho_{н}=\frac{353}{-28+273}=1.44 \; \frac{кг}{м^3} \nonumber$$ $$\rho_{в}=\frac{353}{16+273}=1.22 \; \frac{кг}{м^3} \nonumber$$

Температуру \(T_{п}\) и плотность \(\rho_{п}\) приточного воздуха определяют по формулам (31) и (32): $$T_{п}=\frac{245+289}{2}=267\; K \nonumber$$ $$\rho_{п}=\frac{353}{267}=1.32 \; \frac{кг}{м^3} \nonumber$$

Наружное давление на наветренном \(P_{ннi}\) и заветренном \(P_{нзi}\) фасадах определяют соответственно по формулам (34) и (35). Давление внутри здания \(P_{вi}\) определяют по формуле (37). Наружное давление на уровне воздухозаборного отверстия \(P_{нз.в}\) определяют по формуле (70): $$P_{\text{нз.в}}=-0.6\cdot\frac{1.44\cdot4.9^{2}}{2}-9.81\cdot12.0\cdot(1.44-1.22)=-36.27\; Па \nonumber$$

Давление в лестничной клетке на уровне 1-го этажа \(P_{лк1}\) определяют по формуле (58).

Результаты расчётов заносим в таблицу П.3.



Таблица П.3
№ этажа \(P_{ннi}\), Па \(P_{нзi}\), Па \(P_{вi}\), Па \(P_{лкi}\), Па
1 13.83 -10.37 1.73 33.83
2 9.12 -15.08 -2.98 42.44
3 4.41 -19.79 -7.69 51.33
Забор воздуха \(P_{нз.в}\), Па - -36.27 - -

Эквивалентрую гидравлическую площадь входных дверей здания \((\mu\cdot f)_{вх}\) определяют по формуле (20): $$(\mu\cdot f)_{\text{вх}}=\frac{1}{(\frac{1}{(0.64\cdot1.2\cdot2.1)^{2}}+\frac{1}{(0.64\cdot1.2\cdot2.1)^{2}})^{\frac{1}{2}}}=1.14 \; м^2 \nonumber$$

Массовый расход воздуха, который необходимо подавать из лестничной клетки в коридор этажа пожара, ..G_{п} равен нулю.

Массовый расход воздуха, который необходимо подавать из лестничной клетки наружу через открытую входную дверь здания, \(G_{вх}\) определяют по формуле (60): $$G_{\text{вх}}=1.14\cdot[2\cdot1.32\cdot(33.83+10.37)]^{\frac{1}{2}}=12.31 \; \frac{кг}{с} \nonumber$$

Массовый расход воздуха, поступающего на 1-й этаж лестничной клетки со 2-го, \(G_{2,1}\) определяют по формуле (61): $$G_{2,1}=0+12.31=12.31 \; \frac{кг}{с} \nonumber$$

Давление в лестничной клетке на уровне 2-го этажа \(P_{лк2}\) определяют по формуле (62): $$P_{\text{лк2}}=33.83+\frac{30\cdot12.31^{2}}{1.32\cdot20^{2}}=42.44\; Па \nonumber$$

Характеристику сопротивления газопроницанию дверей лестничной клетки \(S_{дв}\) определяют по формуле (65): $$S_{дв}=\frac{7000}{(2.1\cdot 1.2)^2}=1102 \; \frac{1}{(кг\cdot м)} \nonumber$$

Массовый расход воздуха, фильтрующегося через щели дверей из лестничной клетки внутрь здания на 2-м этаже, \(G_{д2}\) определяют по формуле (64): $$G_{\text{д2}}=(\frac{42.44+2.98}{1102})^{\frac{1}{2}}=0.20 \; \frac{кг}{с} \nonumber$$

Массовый расход воздуха в лестничной клетке с 3-го этажа на 2-й \(G_{3,2}\) равен сумме расходов воздуха со 2-го этажа на 1-й и расхода воздуха, фильтрующегося через щели дверей на 2-м этаже, по формуле (66): $$G_{3,2}=12.31+0.20=12.51\; \frac{кг}{с} \nonumber$$

Давление в лестничной клетке на уровне 3-го этажа \(P_{лк3}\) определяют по формуле (67): $$P_{\text{лк3}}=42.44+\frac{30\cdot12.51^{2}}{1.32\cdot20^{2}}=51.33\; Па \nonumber$$

Массовый расход воздуха, фильтрующегося через щели дверей из лестничной клетки внутрь здания на 3-м этаже, \(G_{д3}\) определяют по формуле (64): $$G_{\text{д3}}=(\frac{51.33+7.69}{1102})^{\frac{1}{2}}=0.23 \; \frac{кг}{с} \nonumber$$

Массовый расход воздуха, подаваемого в лестничную клетку, \(G_{лк}\) равен сумме расходов воздуха с 3-го этажа на 2-й и расхода воздуха, фильтрующегося через щели дверей на 3-м этаже: $$G_{лк}=12.51+0.23=12.74\; \frac{кг}{с} \nonumber$$

Расход воздуха, который необходимо подавать в верхнюю часть лестничной клетки для создания подпора при пожаре, \(L_{лк}\) определяют по формуле (68): $$L_{лк}=\frac{3600\cdot 12.74}{1.44}=31850\; \frac{м^3}{ч} \nonumber$$

Давление, которое должен обеспечивать вентилятор подачи воздуха в лестничную клетку, \(P_{вент}\) определяют по формуле (69): $$P_{вент}=51.33+36.27+\Delta P_{сети}=87.60 \; Па + \Delta P_{сети} \nonumber$$

Потери давления в сети обвязки вентилятора от воздухозаборного отверстия до объёма лестничной клетки \(\Delta P_{сети}\), Па, зависят от конфигурации сети и конкретного проектного решения.

Особенности расчёта параметров вентиляторов подпора в шахту лифта

Схема расчёта параметров вентилятора подпора в шахту лифта приведена на рисунке 14
Гидравлическое сопротивление шахты лифта на несколько порядков меньше гидравлического сопротивления лестничной клетки. Это обстоятельство позволяет принебречь потерями давления по высоте шахты лифта и считать, что давление по высоте шахты лифта не изменяется:
$$P_{шл1}=P_{шлi}=P_{шл} \tag{71} \label{eq:71}$$

\(P_{шл1}\) - давление в шахте лифта на уровне 1-го этажа, Па
\(P_{шлi}\) - давление в шахте лифта на уровне произвольного этажа, Па
\(P_{шл}\) - давление в шахте лифта, Па
Массовый расход воздуха, который необходимо подавать в шахту лифта для создания в ней подпора воздуха при пожаре, \(G_{шл}\), кг/с, определяют по формуле
$$G_{\text{шл}}=G_{\text{шл1}}+\sum G_{\text{шлi}} \tag{72} \label{eq:72}$$

\(G_{шл1}\) - массовый расход воздуха, уходящего через щель между кабиной и шахтой лифта на 1-м этаже, кг/с; определяют по формуле (74);
\(G_{шлi}\) - массовый расход воздуха, фильтрующегося через щели закрытых дверей на 2-м и вышележащих этажах, кг/с; определяют по формуле (75)
Давление в шахте лифта \(P_{шл}\), Па, на уровне 1-го этажа согласно СП 7.13130.2013 должно быть на 20 Па выше давления на наветренном фасаде на уровне 1-го этажа \(P_{нн1}\), Па:
$$P_{\text{шл}}=P_{\text{нн1}}+20 \tag{73} \label{eq:73}$$
Массовый расход воздуха, уходящего через щель между кабиной и шахтой лифта на 1-м этаже, \(G_{шл1}\), кг/с, определяют по формуле:
$$G_{\text{шл1}}=(\mu\cdot\delta\cdot\text{П})_{\text{шл1}}\cdot(2\cdot\rho_{\text{п}}\cdot\Delta P_{\text{шл1}})^{\frac{1}{2}} \tag{74} \label{eq:74}$$

\(\mu\) - коэффициент расхода щели между кабиной и шахтой лифта; принимают равным \(0.64\);
\(\delta \) - ширина щели между кабиной и шахтой лифта, м;
\(\delta=0.03\; м\) - для пассажирских лифтов,
\(\delta=0.05\; м\) - для грузовых лифтов;
\(П\) - периметр дверей шахты лифта, м;
\(\rho_{п}\) - то же, что в формуле (34);
\(\Delta P_{шл1}\) - избыточное давление в шахте лифта на уровне 1-го этажа, Па; принимают равным 20 Па.
Массовый расход воздуха, фильтрующегося через щели закрытых дверей шахты лифта, \(G_{шлi}\), кг/с, определяют по формуле
$$G_{\text{шлi}}=(\frac{P_{\text{шл}}-P_{\text{вi}}}{S_{\text{дв}}})^{\frac{1}{2}} \tag{75} \label{eq:75}$$

\(P_{шл}\) - то же, что в формуле (71);
\(P_{вi}\) - то же, что в формуле (51);
\(S_{дв}\) - то же, что в формуле (64).
Расход воздуха, который необходимо подавать в объём шахты лифта для создания в ней подпора при пожаре, \(L_{шл}\), м³/ч, определяют по формуле
$$L_{\text{шл}}=\frac{3600\cdot G_{\text{шл}}}{\rho_{\text{н}}} \tag{76} \label{eq:76}$$

\(G_{шл}\) - массовый расход воздуха, который необходимо подавать в шахту лифта для создания в ней подпора воздуха при пожаре, кг/с; определяют по формуле (72);
\(\rho_{н}\) - то же, что в формуле (12).
Давление, которое должен обеспечивать вентилятор подачи воздуха в шахту лифта, \(P_{вент}\), Па, определяют по формуле
$$P_{\text{вент}}=P_{\text{шл}}-P_{\text{нз.в}}+\Delta P_{\text{сети}} \tag{77} \label{eq:77}$$

\(P_{шл}\) - то же, что в формуле (71);
\(P_{нз.в}\) - то же, что в формуле (69);
\(\Delta P_{сети}\) - потери давления в сети обвязки вентилятора от воздухозаборного отверстия до объёма шахты лифта, Па

Пример 5.3 - Расчёт расхода воздуха, который необходимо подавать при пожаре в шахту пассажирского лифта

Исходные данные

Здание общественное трёхэтажное, лестничная клетка без естественного проветривания


Температура наружного воздуха для холодного периода года \(t_{н}=-28°C\)
Скорость ветра \(V_{в}=4.9\; \frac{м}{с}\)
Температура продуктов горения \(T_{пг}=300°C=573\; K\)
Температура внутреннего воздуха до начала пожара \(t_{в}=16°C\)
Высота этажа \(h_{эт}=4.0\; м\)
Уровень расположения воздухозаборного отверстия системы подпора в шахту лифта \(h_{вз}=12.0\; м\)
Периметр дверей шахты лифта \(П=2\cdot (1+2)=6\; м\)
Удельная характеристика сопротивления газопроницанию закрытых дверей шахты лифта \(S_{уд}=7000 \; \frac{м^3}{кг}\)

Порядок расчёта

Плотность наружного воздуха \(\rho_{н}\) и воздуха в здании \(\rho_{в}\) определяют соответственно по формулам (12) и (33): $$\rho_{н}=\frac{353}{-28+273}=1.44 \; \frac{кг}{м^3} \nonumber$$ $$\rho_{в}=\frac{353}{16+273}=1.22 \; \frac{кг}{м^3} \nonumber$$

Температуру \(T_{п}\) и плотностью \(\rho_{п}\) приточного воздуха определяют по формулам (31) и (32): $$T_{п}=\frac{245+289}{2}=267 \; K \nonumber$$ $$\rho_{п}=\frac{353}{267}=1.32 \; \frac{кг}{м^3} \nonumber$$

Наружное давление на наветренном \(P_{ннi}\) и заветренном \(P_{нзi}\) фасадах определяют соответственно по формулам (34) и (35). Давление внутри здания \(P_{вi}\) определяют по формуле (37). Наружное давление на уровне воздухозаборного отверстия \(P_{нз.в}\) определяют по формуле (70): $$P_{\text{нз.в}}=-0.6\cdot\frac{1.44\cdot4.9^{2}}{2}-9.81\cdot12.0\cdot(1.44-1.22)=-36.27 \; Па \nonumber$$

Давление в шахте лифта \(P_{шлi}\) определяют по формуле (73).

Результаты расчётов заносим в таблицу П.4



Таблица П.4
№ этажа \(P_{ннi}\), Па \(P_{нзi}\), Па \(P_{вi}\), Па \(P_{шлi}\), Па
1 13.83 -10.37 1.73 33.83
2 9.12 -15.08 -2.98 33.83
3 4.41 -19.79 -7.69 33.83
Забор воздуха \(P_{нз.в}\), Па - -36.27 - -

Массовый расход воздуха, уходящего через щель между кабиной и шахтой лифта на 1-м этаже, \(G_{шл1}\) определяют по формуле (74): $$G_{\text{шл1}}=0.64\cdot0.03\cdot6\cdot[2\cdot1.32\cdot(33.83-13.83)]^{\frac{1}{2}}=0.84 \; \frac{кг}{с} \nonumber$$

Характеристику сопротивления газопроницанию закрытых дверей \(S_{дв}\) определяют по формуле 65: $$S_{\text{дв}}=\frac{7000}{(1\cdot2)^{2}}=1750 \; \frac{1}{(кг\cdot м)} \nonumber$$

Массовый расход воздуха, фильтрующегося через щели закрытых дверей шахты лифта на 2-м и 3-м этажах, \(G_{шл2}\) и \(G_{шл3}\) определяют по формуле (75): $$G_{\text{шл2}}=(\frac{33.83+2.98}{1750})^{\frac{1}{2}}=0.14 \; \frac{кг}{с} \nonumber$$ $$G_{\text{шл3}}=(\frac{33.83+7.69}{1750})^{\frac{1}{2}}=0.15 \; \frac{кг}{с} \nonumber$$

массовый расход воздуха, который необходимо подавать в шахту лифта для создания в ней подпора воздуха при пожаре, \(G_{шл}\) определяют по формуле (72): $$G_{шл}=0.84+0.14+0.15=1.13 \; \frac{кг}{с} \nonumber$$

Расход воздуха, который необходимо подавать в объём шахты лифта для создания в ней подпора при пожаре, \(L_{шл}\) определяют по формуле (76): $$L_{шл}=\frac{3600\cdot 1.13}{1.44}=2825\; \frac{м^3}{ч} \nonumber$$

Давление, которое должен обеспечивать вентилятор подачи воздуха в шахту лифта, \(P_{вент}\) определяют по формуле (77): $$P_{вент}=33.83+36.27+\Delta P_{сети}=70.10 \;Па +\Delta P_{сети}$$

Потери давления в сети обвязки вентилятора от воздухозаборного отверстия до объёма шахты лифта \(\Delta P_{сети}\), Па, зависят от конфигурации сети и конкретного проектного решения.

Расчёт подпора воздуха в тамбур-шлюзы

Тамбур-шлюзы подразделяются на работающие при пожаре с одной открытой дверью и на работающие при пожаре с закрытыми дверями. Область применения тамбур-шлюзов обоих типов регламентируется действующими нормативными документами (Федеральный закон от 22 июля 2008 г. № 123-Ф3 "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности", СП 60.13330.2012, СП 7.13130.2013, МДС 41-1.99).
Массовый расход воздуха, подаваемого в тамбур-шлюз, работающий при пожаре с одной открытой дверью, G_{п}, кг/с, определяют по формуле (59).
В случае устройства подпора воздуха в тамбур-шлюзы перед незадымляемой лестничной клеткой типа Н3 по специальному вертикальному каналу расчёт производят в следующей последовательности
Расчёт требуемых расходов и давления воздуха производят аналогично расчёту параметров вентиляторов подпора в незадымляемые лестничные клетки типа Н2. Давление в канале на уровне открытого клапана (нижнего этажа части лестничной клетки, обслуживаемой системой) \(P_{кiо}\), Па, определяют по формуле
$$P_{\text{кiо}}=P_{\text{вiо}}-\xi_{\text{кл}}\cdot\frac{(\frac{G_{\text{п}}}{F_{\text{кл}}})^{2}}{2\cdot\rho_{\text{п}}} \tag{78} \label{eq:78}$$

\(P_{вiо}\) - давление в здании на уровне открытого клапана нижнего этажа части лестничной клетки, Па;
\(\xi_{кл}\) - то же, что в формуле (45);
\(G_{п}\) - то же, что в формуле (61);
\(F_{кл}\) - то же, что в формуле (43);
\(\rho_{п}\) - то же, что в формуле (34).
Давление внутри здания на уровне i-го этажа \(P_{вi}\), Па, определяют по формуле (37).
Давление в канале на уровне i-го этажа P_{кi}, Па, определяют по формуле
$$P_{\text{кi}}=P_{\text{кi-1о}}+\frac{\lambda\cdot h_{\text{эт}}}{d_{\text{экв}}}\cdot\frac{(\frac{G_{i,i-1}}{F_{\text{к}}})^{2}}{2\cdot\rho_{\text{п}}} \tag{79} \label{eq:79}$$

\(P_{кi-1о}\) - давление в канале на уровне открытого клапана, Па; для \(i\geq2\) определяют по формуле (78);
\(\lambda,\;h_{\text{эт}},\;d_{\text{экв}}\) - то же, что в формуле (48);
\(G_{i,i-1}\) - массовый расход воздуха в канале с i-го на i-1-й этаж, кг/с; определяют по формуле
$$G_{i,i-1}=G_{\text{п}}+\sum G_{\text{фi-1}} \tag{80} \label{eq:80}$$

\(G_{п}\) - то же, что в формуле (61);
\(G_{фi-1}\) - массовый расход воздуха, фильтрующегося через неплотности и щели стенок канала и закрытого клапана, кг/с; определяют по формуле
$$G_{\text{фi-1}}=(\frac{P_{\text{кi-1о}}-P_{\text{вi-1}}}{S_{\text{к}}})^{\frac{1}{2}} \tag{81} \label{eq:81}$$

\(P_{кi-1о}\) - то же, что в формуле (79);
\(P_{вi-1}\) - давление в здании на уровне i-1-го этажа, Па;
\(S_{к}\) - характеристика гидравлического сопротивления стен канала в пределах этажа с клапаном, \(\frac{1}{(кг\cdot м)}\);
\(F_{к}\) - площадь проходного сечения канала, м^2;
\(\rho_{п}\) - то же, что в формуле (34).
Массовый расход воздуха в тамбур-шлюзы, работающие при пожаре с закрытыми дверями, \(G\), кг/с, рассчитывают на поддержание в нём избыточного давления не менее 20 Па:
$$G=(\frac{20}{S_{\text{дв}}})^{\frac{1}{2}} \tag{82} \label{eq:82}$$

\(S_{дв}\) - характеристика сопротивления газопроницанию дверей тамбур-шлюза, \(\frac{1}{(кг\cdot м)}\); определяют по формуле (65).
Объёмный часовой расход воздуха, подаваемого вентиляторами подпора в тамбур-шлюзы, работающие при пожаре с закрытыми дверями, \(L\), \(\frac{м^3}{ч}\), составит
$$L=\frac{3600\cdot G}{\rho_{п}} \tag{83} \label{eq:83}$$

\(G\) - массовый расход воздуха в тамбур-шлюзы, работающие при пожаре с закрытыми дверями, кг/с; определяют по формуле (82);
\(\rho_{п}\) - то же, что в формуле (34).